一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统。该控制系统用于提高直流电机的调速控制性能。该控制系统以闭环速度偏差信号作为PLC的输出，控制PWM占空比，在PLC输出端输出一路占空比可调的PWM信号，根据PLC使另一输出端输出与第一路呈相反脉冲的PWM信号。PWM信号作用于驱动单元，驱动单元分两路对应接收PLC输出端输出的脉冲信号，根据PLC的两路PWM信号输出极性，驱动单元的第一、第二输出端交替输出驱动信号，可使串励直流电机正、反转运行，以实现串励直流电机的PWM调速控制。本控制系统具有结构简单灵活、调速性能良好、工作可靠性高的特点。

A speed control system of ammunition supply and transmission based on series excited DC motor

【技术实现步骤摘要】
一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统
本专利技术属于火炮供输弹控制领域，尤其涉及了基于PLC的串励直流电机PWM调速控制系统，并包括串励直流电机的驱动电路。
技术介绍
在大口径自行火炮供输弹控制系统中,通常以多台伺服电机作为执行元件，造成整个控制系统体积庞大、价格昂贵、可靠性低。但供输弹系统的空间有限，利用伺服电机控制系统安装困难。同时，对于控制精度要求不高的应用场合，也是一种浪费。串励直流电机，它的显著特点是供电为直流电压，励磁绕组和电枢绕组的是串联的连接方式。一般应用于恒定转速场合，如传送带、拖动水泵等，它与同功率的伺服电机相比，具有体积小、价格低、控制简单等优点。因此，利用串励直流电机作执行电机可以解决自动供输弹系统安装空间有限等问题。大多数串励直流电机控制系统用单片机或DSP芯片作为控制系统，但单片机或DSP做控制器，外围电路多、占用端口多、不易进行系统扩充，影响系统稳定性和可靠性。可编程控制器(PLC)是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的，其典型特点是可靠性高、抗干扰能力强、稳定性高、可扩展型好，同时编程灵活，可对串励直流电机进行PWM调速控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是，在大口径火炮供输弹系统直流电机控制系统中，用PLC对串励直流电机进行PWM调速控制。本专利技术要解决的第二个技术问题是，专利技术的串励直流电机驱动电路可同时驱动数台串励直流电机，克服多台伺服电机控制系统带来的控制复杂、体积增大的缺陷。本专利技术的一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统,一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统，其特征在于：首先，检测元件通过PLC控制器的计数功能，测出直流电机的转速，将给定的转速信号与测量的转速信号相减得到偏差信号；偏差信号通过PLC得到PID控制输出，即PID控制输出控制PWM信号的占空比，在PLC第一路输出端输出占空比可调的PWM信号，根据PLC的逻辑运算指令使另一路输出端输出与第一路输出端呈相反脉冲的PWM信号。进一步地，包括驱动单元，PWM信号输出给驱动单元；驱动单元含有由门限电路、驱动电路、功率电路组成的两个分单元；两个功率电路均为大功率IGBT管，其输出端C极分别与一台串励直流电机的第一、第二电枢绕组连接，其E极与串励直流电机供电电源的负极相连；两个分单元的门限电路分别接收PLC输出端的两路PWM信号，并将大于门限电压的信号送入各自后端的驱动电路，驱动电路则根据门限电路有、无信号输出来控制大功率IGBT管的导通和截止；当第一IGBT管导通，第二IGBT管截止，串励直流电机向一个方向旋转；当第二IGBT管导通，第一IGBT管截止，串励直流电机则向相反方向旋转。进一步地，所述的驱动单元可为若干，每个驱动单元的两个输入端均对应连接在PLC输出的两路PWM信号上，且每个驱动单元的两个功率驱动电路的输出端C极与对应的串励直流电机的两个电枢绕组分别相接，其E极与对应的串励直流电机供电电源的负极相连。进一步地，在驱动单元部分增加隔离电路，对门限电路后和驱动电路之间的电信号进行隔离。进一步地，隔离电路的输入级与其前面的门限电路共用一个电源。进一步地，隔离电路的输出级与后面的驱动电路、功率电路共用另一个独立电源。进一步地，隔离电路为一个光电耦合电路，光电耦合电路以光为媒介传输电信号，对输入、输出的电信号进行隔离。进一步地，门限电路的门限电压取1～5V。进一步地，两个驱动单元的驱动电路使用两个相互独立+15V电源。进一步地，两台串励直流电机中，第一串励直流电机使用+28V电源，第二串励直流电机使用－28V电源，两台串励直流电机使用不同极性的电源。本专利技术的有益效果体现以下几个方面：(一)相对大多数串励直流电机利用单片机或DSP芯片作为控制核心，本专利技术采用可编程控制器(PLC)作为自动供输弹系统的控制核心，可实现对串励直流电机的正反转、调速控制，系统稳定、可靠性高。(二)本专利技术只需极性互不相同的两路PWM信号配以与串励直流电机相同数量的驱动单元就能够驱动多台串励直流电机。整个控制系统体积很小，特别适用于嵌入式场合。这不仅有效解决了自动供输弹系统空间有限的问题；而且每个驱动单元的电路及参数完全相同，也可节省大量设计时间。该控制系统利用PLC控制器对串励直流电机进行PWM调速控制，以提高直流电机的调速控制性能。该控制系统以闭环速度偏差信号作为PLC的输出，控制PWM占空比，在PLC输出端输出一路占空比可调的PWM信号，根据PLC使另一输出端输出与第一路呈相反脉冲的PWM信号。PWM信号作用于驱动单元，驱动单元分两路对应接收PLC输出端输出的脉冲信号，驱动单元的两个输出端分别与串励直流电机的第一、第二电枢绕组连接。根据PLC的两路PWM信号输出极性，驱动单元的第一、第二输出端交替输出驱动信号，可使串励直流电机正、反转运行，以实现串励直流电机的PWM调速控制。同时，本专利技术通过在PLC输出端连接若干个驱动单元就可以实现对相应数量串励直流电机的同时驱动。本控制系统具有结构简单灵活、调速性能良好、工作可靠性高的特点。本专利技术实现了电机的数字化控制，非常适用于工业控制。附图说明图1是本专利技术串励直流电机控制流程框图。图2是本专利技术串励直流电机控制系统的原理框图。图3是本专利技术串励直流电机控制系统的驱动单元电路图。图4是本专利技术串励直流电机控制系统的第一优选实施例电路图。图5是本专利技术串励直流电机控制系统的第二优选实施例电路图。具体实施方式下面结合附图及优选实施例对本专利技术作进一步的详述。本专利技术一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统,通过以下技术途径实现：如图1，检测元件通过PLC控制器的高速计数功能，测量出直流电机的转速，将给定的转速信号与测量的转速信号相减得到偏差信号。偏差信号通过PLC的PID功能指令，得到PID控制输出，PID控制输出控制PWM信号的占空比，可在PLC输出端输出占空比可调的PWM信号，根据PLC的逻辑运算指令使另一输出端输出与第一路呈相反脉冲的PWM信号。本专利技术设计了一个驱动单元(PWM信号作用的驱动单元)，驱动单元含有由门限电路、驱动电路、功率电路组成的两个分单元。两个功率电路均为大功率IGBT管，其输出端C极分别与一台串励直流电机的第一、第二电枢绕组连接，其E极与串励直流电机供电电源的负极相连；两个分单元的门限电路分别接收PWM输出端的两个输出信号(PLC输出端的两路PWM信号)，并将大于门限电压的信号送入各自后端的驱动电路，驱动电路则根据门限电路有、无信号输出来控制大功率IGBT管的导通和截止，对应控制串励直流电机的第一、第二电枢绕组。因此，第一、第二电枢绕组交替通电时，串励直流电机不停正转和反转。(当第一IGBT管导通，第二IGBT管截止，串励直流电机向一个方向旋转；当第二IGBT管导通，第一IGBT管截止，串励直流电机则向相反方向旋转)根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统，其特征在于：/n首先，检测元件通过PLC控制器的计数功能，测出直流电机的转速，将给定的转速信号与测量的转速信号相减得到偏差信号；/n偏差信号通过PLC得到PID控制输出，即PID控制输出控制PWM信号的占空比，在PLC第一路输出端输出占空比可调的PWM信号，根据PLC的逻辑运算指令使另一路输出端输出与第一路输出端呈相反脉冲的PWM信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统，其特征在于：
首先，检测元件通过PLC控制器的计数功能，测出直流电机的转速，将给定的转速信号与测量的转速信号相减得到偏差信号；
偏差信号通过PLC得到PID控制输出，即PID控制输出控制PWM信号的占空比，在PLC第一路输出端输出占空比可调的PWM信号，根据PLC的逻辑运算指令使另一路输出端输出与第一路输出端呈相反脉冲的PWM信号。


2.根据权利要求1所述的一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统，其特征在于：包括驱动单元，PWM信号输出给驱动单元；
驱动单元含有由门限电路、驱动电路、功率电路组成的两个分单元；
两个功率电路均为IGBT管，其输出端C极分别与一台串励直流电机的第一、第二电枢绕组连接，其E极与串励直流电机供电电源的负极相连；
两个分单元的门限电路分别接收PLC输出端的两路PWM信号，并将大于门限电压的信号送入各自后端的驱动电路，
驱动电路则根据门限电路有、无信号输出来控制大功率IGBT管的导通和截止；当第一IGBT管导通，第二IGBT管截止，串励直流电机向一个方向旋转；当第二IGBT管导通，第一IGBT管截止，串励直流电机则向相反方向旋转。


3.根据权利要求2所述的一种基于串励直流电机的火炮供输弹调速控制系统，其特征在于：所述的驱动单元可为若干，每个驱动单元的两个输入端均对应连接在PLC输出的两路PWM信号上，且每个驱动单元的两个功率驱动电路的输出端C...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵晓媛，范志国，樵军谋，鲁玉祥，刘琮敏，李可，李涛，范斌宁，
申请(专利权)人：西北机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61